靜態(tài)混合器的可重構混合導流體及制造靜態(tài)混合器的方法
【專利摘要】一種用于在靜態(tài)混合器(16)中混合流體流的混合導流體(10)，包括沿著縱向方向延伸的混合元件支撐結構(30)和聯(lián)接到該混合元件支撐結構(30)的第一組可移動混合元件(34)。所述第一組可移動混合元件(34)以第一構造形成，并在混合導流體(10)插入到管狀管道(14)中時移動到第二構造。在該第二構造中，第一組可移動混合元件(34)針對混合流體而被優(yōu)化并限定難以模制的多個底切。該混合導流體(10)還可包括第二組靜止混合導流體(42)，當?shù)谝唤M可移動混合元件(34)移動到第二構造時，該第二組靜止混合導流體(42)與第一組可移動混合元件(34)交錯。
【專利說明】靜態(tài)混合器的可重構混合導流體及制造靜態(tài)混合器的方法
[0001]相關申請的交叉引用
[0002]本申請要求2012年10月24日遞交的申請序列N0.13/658，948 (待決)和2011年10月31日遞交的申請序列N0.61/553，575(待決)的優(yōu)先權，該兩個申請的公開內容再次通過引用而并入本文。
【技術領域】
[0003]本發(fā)明總體上涉及一種流體分配器，且更具體地說，涉及靜態(tài)混合器的部件。
【背景技術】
[0004]存在多種靜止混合器類型，諸如多通量、螺旋型及其它類型。這些混合器類型中的大部分實施相同的一般原理以在流體分配器中將流體混合在一起。在這些混合器中，通過以重疊方式分離并重組流體而將流體混合在一起。通過迫使流體經(jīng)過一系列交替幾何形狀的混合導流體來實現(xiàn)該行為。這種分離和重組導致流體層混合成薄的且最終分散經(jīng)過彼此。該混合過程已經(jīng)被證明是非常有效的，尤其是對于高粘性流體。一種示例性靜態(tài)混合器類型包括具有變化的幾何形狀的一系列交替的混合導流體，諸如布置在管道中以執(zhí)行連續(xù)的分離和重組的右手側和左手側混合導流體。
[0005]這些類型的混合器通常在將大部分的質量流體流混合在一起時是有效的，但是必須提供大量混合導流體來徹底地混合流體，由此增加了混合器的總長度。該額外的長度是不期望的，因為具有長的靜態(tài)混合器的流體分配器可能對于特定的分配操作來說不是足夠緊湊的。為了縮短靜態(tài)混合器，已經(jīng)研發(fā)了較新的混合導流體，其包括更多數(shù)量的交叉葉片或板，這些交叉葉片或板形成格柵，用于將質量流體流同時分離成多于兩個的部分。這些混合導流體更快速地混合質量流體流，并因此使靜態(tài)混合器明顯縮短。
[0006]然而,具有大量的交叉葉片的混合導流體更難以制造。例如,授予Brauner等人的美國專利4，220，416描述了被模制成兩個V型梳子狀的部分的混合導流體，該兩個V型梳子狀的部分在插入到靜態(tài)混合器的管道內之前單獨地模制并互相嚙合。這些混合導流體中的葉片之間的大量的交叉點限定大量的底切，在沒有專門模制設備的情況下大量的底切是不可模制或不可能模制。即使這些混合導流體被模制，每一個混合導流體必須被單獨模制，而不是作為一體的導流體堆的一部分被模制，這在靜態(tài)混合器領域中是常見的。因此，形成靜態(tài)混合器的每一個單獨的混合導流體和管道的制造和組裝是復雜、昂貴且耗時的。
[0007]另外，每一個所制造的混合導流體必須遵守嚴格公差以合適地裝配在管道中同時提供與管道的摩擦配合。在不是將每一個混合導流體模制成一體的導流體堆的情況下，混合導流體之間的公差不一致性能夠使得各個混合導流體組裝到管道中變得困難，如果可能的話。因此，期望解決與包括具有大量的底切的這些混合導流體的靜態(tài)混合器相關的一些問題。

【發(fā)明內容】
[0008]根據(jù)本發(fā)明，一種用于在靜態(tài)混合器中混合流體流的混合導流體包括沿著縱向方向延伸的混合元件支撐結構。該混合導流體還包括聯(lián)接到混合元件支撐結構的第一組可移動混合元件。該第一組可移動混合元件以第一構造形成。當混合導流體插入到管狀管道中時，第一組可移動混合元件移動到第二構造。
[0009]在一方面，該第一組可移動混合兀件在第一構造中以第一角度從縱向方向成角度，并且該第一組可移動混合元件在第二構造中以第二角度從縱向方向成角度，所述第二角度比第一角度小。例如，第一組可移動混合元件可在第一構造中垂直于縱向方向，并且在第二構造中以銳角從縱向方向成角度。此外，第一組可移動混合元件中的每一個均被設定尺寸以當定位在管狀管道中時從第一構造彈性彈性變形或以其它方式移動到第二構造。第一組可移動混合元件中的每一個均可以在第一構造中是大體平面的并且在第二構造中是大體非平面的。第一組可移動混合元件中的每一個均包括連接到混合元件支撐結構的內端和斜切的外端，所述斜切的外端被構造成與管狀管道摩擦接合。
[0010]在另一方面，混合導流體還包括聯(lián)接到混合元件支撐結構的第二組靜止混合元件。當處于第一構造中時，第二組靜止混合元件不與第一組可移動混合元件交錯，但是與在第二構造中的第一組可移動混合元件嚙合在一起以形成格柵結構。在這方面，第一組可移動混合元件在第二構造中限定多個底切，這些底切使得難以在第二構造中模制混合元件?；旌蠈Я黧w由非金屬材料制造，使得第一組可移動混合元件在放置在第二構造期間容易移動或變形。
[0011]在另一實施例中，一種用于混合流體的靜態(tài)混合器包括管狀管道和插入到該管狀管道中的至少一個混合導流體。所述混合導流體包括沿著縱向方向延伸的混合元件支撐結構和聯(lián)接到混合元件支撐結構的第一組可移動混合元件。該第一組可移動混合元件以第一構造形成。當混合導流體插入到管狀管道中時，第一組可移動混合元件移動到第二構造。
[0012]所述混合導流體可與至少一個另外的導流體連續(xù)地模制成一體的導流體堆。在一方面，所述另外的導流體中的至少一個導流體是與所述混合導流體不同類型的導流體。在另一方面，所述另外的導流體中的至少一個導流體以與所述混合導流體不同的角度定向。靜態(tài)混合器的管狀管道包括內徑，并且所述第一組可移動混合元件中的每一個均限定元件長度。元件長度比管狀管道的內徑的一半長，這迫使第一組可移動元件在被插入到管狀管道中時樞轉或變形到第二構造。
[0013]在另一實施例中，一種用于混合流體的靜態(tài)混合器包括限定內徑的管狀管道和插入到該管狀管道中的至少一個混合導流體。所述混合導流體包括沿著縱向方向延伸的縱向桿和可樞轉地聯(lián)接到該縱向桿的第一組混合元件。該第一組混合元件中的每一個均限定元件長度，該元件長度比管狀管道的內徑的一半長。因此，當插入到管狀管道中時，第一組可移動元件必須樞轉或變形。第一組混合元件可樞轉地聯(lián)接到縱向桿以便使得第一組混合元件能夠朝向或遠離縱向方向樞轉運動。
[0014]在又一實施例中，一種制造靜態(tài)混合器的方法包括模制至少一個混合導流體。該混合導流體包括沿著縱向方向延伸的混合元件支撐結構和具有第一構造的第一組可移動混合元件。該第一組可移動混合元件被構造成當混合導流體插入到管狀管道中時移動到第
二構造。
[0015]例如，混合元件可以完全由可變形塑性材料形成，所述可變形塑性材料同樣足夠薄以在導流體被插入時變形?？商娲兀旌显梢孕纬捎谢顒鱼q鏈結構，該活動鉸鏈結構允許混合元件的樞轉運動，即使其部分是剛性的。該第一組可移動混合元件第二構造中針對混合流體而被優(yōu)化并限定多個底切。
[0016]在又一實施例中，一種制造靜態(tài)混合器的方法包括模制至少一個混合導流體?；旌蠈Я黧w包括沿著縱向方向延伸的混合元件支撐結構和具有第一構造的第一組可移動混合元件。該方法還包括:將混合導流體插入到管狀管道中；和在將混合導流體插入到管狀管道中時使第一組可移動混合元件從第一構造移動到第二構造。
[0017]組裝靜態(tài)混合器的另一方法包括:將具有多個混合元件的至少一個混合導流體插入到管道中。在將混合導流體插入的同時，混合元件中的至少一些可移動到混合構造。為此，混合導流體可以在針對模制過程而被優(yōu)化的第一構造中被模制，并隨后在針對混合流體而被優(yōu)化的第二構造中使用。
[0018]本發(fā)明的這些及其它目的和優(yōu)勢將在結合本文附圖的以下詳細描述期間變得更容易明白。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0019]并入本說明書并構成本說明書一部分的附圖示出本發(fā)明的實施例，并與上面給出的本發(fā)明的總體描述和下面給出的實施例詳述一起用來解釋本發(fā)明的原理。
[0020]圖1是包括根據(jù)本發(fā)明一個實施例的混合導流體的導流體堆的透視圖；
[0021]圖2是圖1的導流體堆的側視圖；
[0022]圖3是從導流體堆中的其它導流體移除并定位在第一構造中的圖1的混合導流體的至少一部分的透視圖；
[0023]圖4是在第一構造中的圖3混合導流體的側視圖；
[0024]圖5是包含圖1的導流體堆的靜態(tài)混合器的透視圖，其中導流體堆被插入到管狀管道中；
[0025]圖6是在插入到管狀管道中之后定位在第二構造中的圖3的混合導流體的透視圖；
[0026]圖7是在第二構造中的圖6的混合導流體的側視圖；
[0027]圖8是包括在針對混合而被優(yōu)化的第二構造中的混合導流體的圖1的導流體堆的透視圖；
[0028]圖9是圖8的導流體堆的側視圖；
[0029]圖10是根據(jù)本發(fā)明的另一實施例的混合導流體的至少一部分的透視圖，該混合導流體被定位在第一構造中；
[0030]圖11是在導流體堆中的多個圖10的混合導流體的透視圖；
[0031]圖12是定位在針對混合而被優(yōu)化的第二構造中的圖10的混合導流體的透視圖；
[0032]圖13是在導流體堆中的多個圖12的混合導流體的透視圖；
[0033]圖14是定位在針對混合而被優(yōu)化的第三構造中的圖10的混合導流體的透視圖；
[0034]圖15是在導流體堆中的多個圖14的混合導流體的透視圖；
[0035]圖16是根據(jù)本發(fā)明的另一實施例的混合導流體的透視圖，該混合導流體被定位在第一構造中；[0036]圖17是定位在針對混合而被優(yōu)化的第二構造中的圖16的混合導流體的透視圖；
[0037]圖18是根據(jù)本發(fā)明的又一實施例的混合導流體的透視圖，該混合導流體定位在第一構造中；并且
[0038]圖19是定位在針對混合而被優(yōu)化的第二構造中的圖18的混合導流體的透視圖?！揪唧w實施方式】
[0039]參考圖1-9，根據(jù)本發(fā)明一個實施例的可重新構造的混合導流體10被結合到導流體堆12中，導流體堆12構造成被插入到管狀管道14中以形成下面更詳細描述的靜態(tài)混合器16。在所示實施例中，導流體堆12被模制成單一構件，該單一構件包括至少一個常規(guī)左手則混合導流體18、至少一個常規(guī)右手則混合導流體20、常規(guī)錯流反向導流體22和多個可重新構造的混合導流體10。在導流體堆12的該實施例中示出的常規(guī)導流體18、20、22中的每一個均在授予Pappalardo的美國專利7，985，020中充分描述,該專利已被轉讓給本發(fā)明的受讓人。應理解的是，在導流體堆的其它實施例中，這些各種各樣的導流體10、18、20、22的數(shù)量和順序可被修改而不偏離本發(fā)明的范圍。另外，根據(jù)需要，其它類型的常規(guī)可模制的混合導流體可與導流體堆結合。在本發(fā)明的其它實施例中，構成導流體堆12的各種導流體替代地可以單獨模制并被聯(lián)接在一起。
[0040]如圖1-4和部分地在圖5中所示，包括在導流體堆12中的可重新構造的混合導流體10以第一構造被模制，該第一構造適合與其它導流體18、20、22 —起連續(xù)地模制。在這方面，在第一構造中，可重新構造的混合導流體10不包括大量的底切和交錯的混合元件。因此，可重新構造的混合導流體10可通過非專門的規(guī)則模制設備與其它混合導流體10和其它常規(guī)的導流體18、20、22 —起連續(xù)地模制。當可重新構造的混合導流體10被插入到管狀管道諸如圖5中所示的混合器管道14中時，混合導流體10移動到第二構造，所述第二構造針對通過混合器管道14的流體的有效混合而優(yōu)化。在圖6-9所示的第二構造中，可重新構造的混合導流體10限定多個底切和/或交錯的混合元件結構。為此，很難或不可能以第二構造模制該可重新構造的混合導流體10。因此，該可重新構造的混合導流體10能夠實現(xiàn)具有不可直接模制的復雜幾何形狀的導流體與其它混合導流體連續(xù)地模制。
[0041]參考圖1-4，根據(jù)該實施例的可重新構造的混合導流體10包括縱向桿30形式的混合元件支撐結構30，該縱向桿30沿著當混合導流體10被模制成導流體堆12時由導流體堆12限定的縱向方向延伸。應理解的是，在本發(fā)明的其它實施例中，對于混合元件支撐結構30可使用其它類型的結構。圖1和2示出在導流體堆12中的多個這些混合導流體10，而圖3和4示出混合導流體10的至少一部分10a?；旌蠈Я黧w10還包括一個或多個橫桿32，所述橫桿32聯(lián)接到縱向桿30并大體垂直于所述縱向方向延伸。大體垂直于縱向方向并大體垂直于橫桿32延伸的第一組可移動的混合元件34(下文“第一組混合元件”34)從縱向桿30和橫桿32向外延伸。該第一組混合兀件34中的每一個均與縱向桿30或橫桿32一體地模制。該第一組混合元件34中的每一個均比橫桿32從縱向桿30向外延伸更遠，原因在下面進一步詳細闡述。每一個混合元件34均包括:直接連接到縱向桿30或經(jīng)由相應的橫桿32連接到縱向桿30的內端36 ;和包括斜切表面40的外端38。所述斜切表面40被構造成與靜態(tài)混合器16的管狀管道14對齊并與其摩擦接合，如下面進一步詳細描述。
[0042]該實施例的可重新構造的混合導流體10還包括聯(lián)接到縱向桿32和橫桿32的第二組靜止混合元件42。該第二組靜止混合元件42中的每一個均包括內端44和外端46，所述內端44聯(lián)接到相應的橫桿32或縱向桿30。靜止混合元件42的外端46和第一組混合元件34的外端38上的斜切表面40被圓化，使得可重新構造的混合導流體10可配合到圓筒形管狀管道14中。應理解的是，在管狀管道14被重新成形為具有矩形橫截面或其它形狀的橫截面的其它實施例中，各個外端38、46可不被彎曲。在該實施例中，第二組靜止混合元件42中的每一個均朝向由圖中的箭頭48指示的插入方向與橫向于縱向方向的平面成角度。因此，圖3中示出的橫桿32包括靜止沿著橫桿32的相反側32a、32b以交替關系彼此相鄰地形成的混合元件42和混合元件。
[0043]因此，混合導流體10限定被模制成其中在混合元件34和靜止混合元件42之間的鄰接或交叉的數(shù)量被最小化的第一構造。為此，混合導流體10不包括難以模制且不可能與導流體堆12中的其它導流體連續(xù)地模制的大量的底切。因而，混合導流體10可通過模制工藝來形成，使得縱向桿30、橫桿32、第一組混合元件34和第二組混合元件42 —體地形成為一體的混合導流體10。另外，混合導流體10可由具有各種定向的不同類型的混合導流體一體地模制，如圖1和2中示出的一體的導流體堆12中所示。在一個示例中，混合導流體10和一體的導流體堆12可由可模制的塑性材料諸如聚丙烯注射模制而成。應理解的是，在與本發(fā)明一致的其它實施例中，混合導流體10可由不同的材料模制而成。還應理解的是，雖然在該實施例中示出的混合元件34、42是葉片，但是在本發(fā)明范圍內的其它實施例中，其它類型的混合元件，諸如翼片、楔塊、腹板、板等可被用作混合元件34、42。
[0044]為了將可重新構造的混合導流體10的第一組混合元件34從第一構造移動到更好地適于混合流體的第二構造，混合導流體10被插入到管狀管道14中。例如，包括混合導流體10的導流體堆12可被插入到靜態(tài)混合器16的管狀管道14的入口端50中，如圖5所示。如上面描述的，混合導流體10的橫桿32在橫向長度上比可重新構造的混合元件34短。更具體地，橫桿32的尺寸被設定成僅摩擦接合管狀管道14的內壁52。因為第一組混合元件34更遠地延伸遠離縱向桿30，所以將混合導流體10插入到管狀管道14中迫使第一組混合元件34中的每一個彈性地變形或以其它方式從第一構造(圖1-4)移動到第二構造(圖6-9)。例如，第一組混合元件34可完全由足夠薄以在混合導流體10被插入時變形的可變形塑性材料形成。可替代地，第一組混合元件34可形成為具有活動鉸鏈結構，該活動鉸鏈結構允許混合元件34的樞軸運動，即使其部分是剛性的。
[0045]與用于實現(xiàn)第一組混合元件34的運動的機構無關，在插入到管狀管道14中期間，混合元件34朝向和遠離縱向方向樞轉。在該實施例中，第一組混合元件34的彈性變形作為將導流體堆12插入到靜態(tài)混合器16中的結果自動地發(fā)生，并且不需要另外的制造或組裝步驟來制備在靜態(tài)混合器16中使用的該混合導流體10。為此，包括這些可重新構造的混合導流體10的靜態(tài)混合器16的組裝并不比將常規(guī)的導流體堆組裝到靜態(tài)混合器中更復雜或耗時。應理解的是，在本發(fā)明范圍內的某些實施例中，第一組混合元件34可以替代地經(jīng)歷非彈性或塑性變形或其它運動。
[0046]如圖6-9中最清楚地示出，第一組混合元件34從第一構造的垂直定向彎折成第二構造中相對于縱向方向成角度的定向。在這方面，第一組混合元件34中的每一個限定從縱向桿30的中心到外端38測量的元件長度Le(在圖4中最清楚地看到)，該元件長度Le比管狀管道14的內徑IDc的一半長。因此，第一組混合元件34在插入到管狀管道14中時偏轉，以遠離由箭頭48指示的插入方向與橫向于縱向方向的平面成角度。第一組混合元件34從相對于縱向方向的第一角度移動到相對于縱向方向的第二角度，所述第二角度小于所述第一角度。由于該遠離插入方向的彈性變形或彎折的結果，第一組混合元件34與相鄰的第二組混合元件42嚙合，所述第二組混合元件42在混合導流體10被插入到管狀管道14中保持朝插入方向成角度。因而，第一組混合元件34和第二組混合元件42在第二構造中形成混合元件的交錯或格柵結構。該格柵結構由形成在相鄰的混合元件34、42之間的多個底切和多個交叉接合點54限定。因此，用于模制作為一體的導流體堆12的一部分的混合導流體10的常規(guī)模制工藝在不能成功地模制在該第二構造中混合導流體10。第二構造中的大量的底切和接合點54將阻止混合導流體10從第二構造的模具可靠地釋放。總之，當混合導流體10被插入到管狀管道14中時，可重新構造的混合導流體10從可模制的第一構造移動到難以或不可能模制的第二構造。
[0047]與將流動分成僅兩個部分諸如左手側混合導流體18和右手側混合導流體20的常規(guī)混合導流體相比，由混合導流體10的混合元件34、42形成的格柵結構有利地在更短的長度內更徹底地混合通過混合導流體10的兩個或更多個流體。在流體流動通過混合導流體10時，該流體流被第一組混合元件34和第二組混合元件42再分成多個部分。在這方面，流體重復地流動通過彼此互相嚙合的兩個梳子狀結構的等同物，這導致單個質量流變成大量的子流，所述子流稍后重組為混合流。當將使流體流旋轉并分離的其它混合導流體(諸如左手側混合導流體18和右手側混合導流體20)組合到導流體堆12時，混合導流體10使兩種或更多種流體在靜態(tài)混合器16中徹底混合，所述靜態(tài)混合器16的長度比僅使用左手則混合導流體18和右手則混合導流體20的情況下需要的長度更短。因此，混合導流體10在第二構造中更適于混合流體流。
[0048]如圖6和7中更清楚地示出的，當?shù)谝唤M混合元件34移動到第二構造時，在第一組混合元件34的外端38處的斜切表面40樞轉成與管狀管道14的內壁52摩擦接合。因此，與形成第一組混合元件34所用的公差無關地，混合導流體10有利地提供混合元件34、42與管狀管道14的可操作的摩擦接合。在混合導流體10插入到管狀管道14中時,混合元件34中的任何公差不一致性通過混合元件34的彈性變形而取消，以準確地配合管狀管道14的尺寸。為此，可重新構造的混合導流體10消除混合導流體的不一致公差可能導致與靜態(tài)混合器16的管狀管道14干涉配合的問題，該問題使得導流體堆12難以插入到管狀管道14中。另外，混合導流體10和管狀管道14的自動摩擦接合使得能夠利用氣動推桿和相對較低的插入力將導流體堆12可靠地插入到靜態(tài)混合器16中，如本領域所理解。此外，該摩擦配合將防止導流體堆12在靜態(tài)混合器16的運輸、儲存和使用期間從管狀管道14掉落。
[0049]能夠通過修改每一個混合元件34的元件長度Le來控制第一組混合元件34變形或移動的具體角度。例如，如果圖7中示出的混合元件34從內端36到外端38的長度增加，則將混合導流體10插入到管狀管道14中將迫使混合元件34以比圖7中示出的角度更大的角度偏轉。類似地，如果混合元件34從內端36到外端38的長度減小，則由于插入到管狀管道14中引起的彎折角度將小于圖7中示出的角度。為此，模制混合導流體10和將混合導流體10插入到管狀管道14中能夠導致通常在模制工藝中將通過底切來實現(xiàn)的任何混合元件定向或角度。此外，能夠通過重新設計混合元件34來修改彈性形變的類型，如下面參考圖10-19中的替代實施例描述。應理解的是，在這些實施例中，元件長度Le保持比管狀管道14的內徑ID。的一半長，以便自動地使混合導流體10在插入到管狀管道14中時采
取第二構造。
[0050]因此，可通過以下工藝來制造靜態(tài)混合器16，所述靜態(tài)混合器16包括混合導流體10，所述混合導流體10具有第一組混合元件34，其限定難以模制的多個底切。在第一構造中，導流體堆12被模制成包括的具有縱向桿30和第一組混合元件34的混合導流體10中的至少一個。導流體堆12然后被插入到管狀管道14中。在導流體堆12被插入到管狀管道14中，第一組混合元件34從第一構造移動到包括多個底切的第二構造，從而使得混合導流體10準備用于在靜態(tài)混合器16中混合流體流。
[0051]應理解的是，可在插入到靜態(tài)混合器16的管狀管道14中之前利用其它方法將混合導流體10移動到第二構造。例如，可將導流體堆12插入到具有與管狀管道14相似的尺寸的單獨的管(未示出)中以使第一組混合元件34彈性變形或以其它方式移動到第二構造，并且隨后可在相反方向上將導流體堆12直接從該單獨的管推出到靜態(tài)混合器16的管狀管道14中。利用該替代的工藝，第一組混合元件34可在靜態(tài)混合器16中設置成朝向插入方向而不是遠離插入方向成角度。在本發(fā)明的范圍內，使混合元件34彈性變形或以其它方式移動到第二構造的其它可替代方法也是可能的。
[0052]因此，混合導流體10解決了制造具有限定不可能與整個導流體堆12連續(xù)地模制的多個底切的混合的混合元件或混合的元件的靜態(tài)混合器16的問題。混合導流體10自動地與靜態(tài)混合器16的管狀管道14摩擦接合，由此移除了由于改變的混合元件公差產(chǎn)生的任何插入困難。作為插入到管狀管道14中的結果，混合導流體10被移動到難以或不可能模制的第二構造，由此移除產(chǎn)生靜態(tài)混合器16所需的任何額外的制造或組裝步驟。包括該可重新構造的混合導流體10增加導流體堆12的混合效果，并使得靜態(tài)混合器的長度的有利的總體減小成為可能。
[0053]圖10-15中示意混合導流體100的替代實施例。每一個混合導流體100均包括圖10中詳細示出的重復的混合導流體部分IOOa中的一個或多個。與混合導流體10的第一實施例類似，混合導流體100以第一構造被模制,并被構造成當混合導流體100被插入到管狀管道(未示出)中時移動到針對混合流體而優(yōu)化的第二或第三構造。在第二和第三構造中，限定混合導流體100的混合元件限定難以或不可能與其它混合導流體連續(xù)地模制的多個底切。
[0054]參考圖10，第一構造中的混合導流體100包括縱向桿102形式的混合元件支撐結構102，所述縱向桿102在圖11中示出的導流體堆104限定的縱向方向上延伸?；旌蠈Я黧w100還包括垂直于縱向方向延伸的至少一個橫桿106。連接到單一個混合導流體100的縱向桿102的每一個橫桿106均在相同的方向上定向并平行于其它橫桿106。第二組靜止混合元件108以交替關系從橫桿106的相反側106a、106b延伸。該第二組混合元件108朝向由箭頭110指示的插入方向從在橫桿106處的內端112延伸到外端114。該第二組混合元件108因此產(chǎn)生混合導流體100的V形梳子狀部分。
[0055]混合導流體100還包括以交替關系從橫桿106的相反側106a、106b延伸的第一組可移動混合元件116 (下面為第一組混合元件116)。該第一組混合元件116大體垂直于縱向方向并大體垂直于橫桿106從橫桿106處的內端118延伸到外端120。第一組混合兀件116中的每一個還包括偏轉面122，所述偏轉面122朝向由箭頭110指示的插入方向定向。為此，混合元件116中的每一個均是大體平面的，并且在所模制的第一構造中不與其它混合元件相互嚙合，由此減小或消除難以與其它混合導流體連續(xù)地模制的任何底切。
[0056]如圖11所示，多個混合導流體部分IOOa沿著縱向方向彼此相鄰定位以形成混合導流體100。還如圖11所示，導流體堆104中的兩個相鄰的混合導流體100可關于彼此成90度或某些其它角度重新定向，使得混合元件108、116從一個混合導流體100到下一個混合導流體100改變定向。相鄰的混合導流體100的重新定向改進導流體堆104的每單位長度效率或混合徹底性。應理解的是，雖然各個混合元件108、116不具有圓化邊緣，并構造成插入到矩形管狀管道中，但是在本發(fā)明的其它實施例中，混合元件108、116可被重新構造以配合在圓筒形或其它形狀的管狀管道中。
[0057]第一組混合元件116中的每一個均比相應的第二組混合元件108從橫桿106向外延伸更遠。因此，當混合導流體10插入到管狀管道中時，該管狀管道使第一組混合元件116從大體垂直的第一構造彈性地(或塑性地)變形到圖12和13中示出的大體平面的成角度的第二構造或圖14和15中示出的大體非平面的弧形的第三構造。在這方面，在混合導流體100插入到管狀管道中時,每一個混合元件116的偏轉面122均鄰接管狀管道,并向內朝向縱向桿102受力。換言之，每一個混合元件116均遠離插入方向彎折至更成角度的(圖12和13)或弧形(圖14和15)的形狀。各種因素可決定第一組混合元件116是變形成平面的成角度的第二構造還是變形成弧形的第三構造，包括但不限于:形成混合元件116的材料的彈性、管狀管道的尺寸及其它因素。與第一實施例類似，第一組混合元件116的彎折產(chǎn)生混合元件116和管狀管道之間在偏轉面122處的摩擦接合。第一組混合元件116還在第二和第三構造中與第二組混合元件108相互嚙合。因此，混合導流體100在第二和第三構造中限定多個底切，所述多個底切如果不是不可能也是難以在該第二或第三構造中模制?；旌蠈Я黧w100針對在第二和第三構造中進行混合而被優(yōu)化。因而，混合導流體100使得能夠通過模制來產(chǎn)生導流體堆104，如果第一組混合元件116以第二構造被模制，則導流體堆104將是不可模制的。
[0058]根據(jù)本發(fā)明的混合導流體200的另一實施例在圖16和17中示出。與混合導流體10的第一實施例相似，混合導流體200以第一構造(圖16)被模制并被構造成當混合導流體200插入到管狀管道(未示出)中時移動到第二構造(圖17)，所述第二構造針對混合流體被優(yōu)化。在第二構造中，限定混合導流體200的混合元件限定多個底切，所述底切難以或不可能與其它混合導流體連續(xù)地模制。
[0059]參考圖16，混合導流體200包括多個重復的混合導流體部分200a。每一個混合導流體部分200a均包括:在縱向方向上延伸的縱向桿202形式的混合元件支撐結構202 ;圍繞縱向桿202的第一錐形部分204 ；以及與第一錐形部分204相鄰并圍繞縱向桿202的第二錐形部分206。第一錐形部分204包括面朝由箭頭210指示的插入方向的端面208。第一錐形部分204在橫截面尺寸中從端面208朝向第二錐形部分206漸縮。第一錐形部分204還包括多個貫穿孔212，所述多個貫穿孔212被構造成允許流動通過混合導流體200的中心部分?；旌蠈Я黧w200包括第一組可移動混合元件214，所述第一組可移動混合元件214在垂直于縱向方向的方向上從內邊緣216徑向向外延伸到外邊緣218。第一組混合兀件214中的每一個均彼此隔開以限定第一間隙220，以使流體在混合元件214之間的流動。
[0060]以類似的方式，第二錐形部分206包括面朝由箭頭210指示的插入方向的端面222。第二錐形部分206在橫截面尺寸中從端面222遠離第一錐形部分204漸縮。第二錐形部分206還包括多個貫穿孔224，所述多個貫穿孔224被構造成允許流動混合導流體200的中心部分?；旌蠈Я黧w200包括第二組可移動混合元件226，所述第二組可移動混合元件226在垂直于縱向方向的方向上從內邊緣228徑向向外延伸到外邊緣230。第二組可移動混合元件226中的每一個均彼此隔開以限定第一間隙232，以使流體在混合元件226之間的流動。第一組混合元件214大體與第二間隙232對準，并且第二組混合元件226大體與第一間隙220對準。應理解的是，在本發(fā)明的范圍內的混合導流體200的其它實施例中，第一多個和第二多個混合元件214、226還可在不同的旋轉位置處對準。
[0061]第一多個和第二多個混合元件214、226的尺寸被設定成使得當混合導流體200插入到管狀管道中時，管狀管道使混合元件214、226從第一構造的垂直定向彈性變形到圖17中示出的第二構造中的成角度定向。在這方面，在混合導流體200插入到管狀管道中時，每一個混合元件214、226均向內朝向縱向桿202并遠離插入方向受力。因此，混合元件214、226從相對于縱向方向的第一角度移動到相對于縱向方向的第二角度，所述第二角度小于所述第一角度。與第一實施例相似，第一多個和第二多個混合元件214、226的彎折產(chǎn)生混合元件214、226的外邊緣218、230和管狀管道之間的摩擦接合。盡管混合元件214、226并不如在前描述的實施例中那樣相互嚙合，但是混合導流體200仍在第二構造中限定多個底切，所述第二構造呈現(xiàn)能夠阻止模制的障礙。因此，混合導流體200使得能夠通過模制來產(chǎn)生導流體堆，如果第一多個和第二多個混合元件214、226均以第二構造被模制，則該導流體堆將不是可模制的。
[0062]在圖18和19中示出根據(jù)本發(fā)明的混合導流體300的另一實施例。與混合導流體10的第一實施例相似，混合導流體200以第一構造(圖18)被模制并被構造成當混合導流體300插入到管狀管道(未示出)中時移動到針對混合流體而優(yōu)化的第二構造(圖19)。在第二構造中，限定混合導流體300的混合元件限定多個底切，所述底切難以或不可能與其它混合導流體連續(xù)地模制。
[0063]參考圖18，混合導流體300包括沿著縱向方向延伸的中心框架302形式的混合元件支撐結構302。所述中心框架302包括多個橫桿304和多個連桿306，所述多個橫桿304垂直于縱向方向延伸，所述多個連桿306在相鄰的橫桿304對之間延伸。混合導流體300還包括從每一個橫桿304的相反側304a、304b延伸的第一組可移動混合元件308 (下文中的第一組混合元件308)。從每一個橫桿304延伸的混合元件308的側向定位和數(shù)目可以在不偏離本發(fā)明的范圍的情況下改變?；旌显?08中的每一個在第一構造中垂直于縱向方向從相應的橫桿304處的內邊緣310延伸到外邊緣312,所述外邊緣312被構造成鄰接管狀管道(未示出)?；旌显?08中的每一個還包括在內邊緣310和外邊緣312之間延伸的偏轉面314,所述偏轉面314指向由箭頭316指示的插入方向。
[0064]第一組混合元件308中的每一個的尺寸被設定成使得當混合導流體300插入到管狀管道中時，管狀管道使混合元件308從第一構造的垂直的且大體線性定向彈性變形到圖19中示出的第二構造中的大體非平面的弧形定向。在這方面，在混合導流體300插入到管狀管道中時，每一個混合元件308的偏轉面314均向內朝向中心框架302并遠離插入方向受力。與第一實施例相似，混合元件308的彎折產(chǎn)生混合元件308的外邊緣312和管狀管道之間的摩擦接合。盡管混合元件308并沒有如在前描述的實施例中那樣相互嚙合，但是混合導流體300仍在第二構造中限定多個底切，所述第二構造呈現(xiàn)能夠阻止模制的障礙。因此，混合導流體300使得能夠通過模制來產(chǎn)生導流體堆，如果第一組混合元件308以第二構造被模制，則導流體堆將不是可模制的。
[0065]盡管已經(jīng)通過多個實施例的描述來示意本發(fā)明，并且盡管已經(jīng)相當詳細地描述了這些實施例，但是不旨在將所附權利要求的范圍限制或無論如何不旨在將所附權利要求的范圍限于這樣的細節(jié)。本領域技術人員將容易明白另外的優(yōu)勢和改型。例如，混合導流體
10、100、200、300的各個實施例可適于用于任何類型的管狀混合器管道，包括矩形形狀和圓形形狀的混合器管道。因此，本發(fā)明在其最寬方面不限于所示出和描述的具體細節(jié)。本文公開的各個特征可按特定應用需要或希望的任何組合使用。因而，在不偏離所附權利要求的精神和范圍的情況下，可對本文描述的細節(jié)做出變更。
【權利要求】
1.一種用于在靜態(tài)混合器中混合流體流的混合導流體，包括: 混合元件支撐結構，所述混合元件支撐結構沿著縱向方向延伸；和 第一組可移動混合元件，所述第一組可移動混合元件聯(lián)接到所述混合元件支撐結構，所述第一組可移動混合元件以第一構造形成， 其中，當所述混合導流體插入到管狀管道中時，所述第一組可移動混合元件從所述第一構造移動到第二構造。
2.根據(jù)權利要求1所述的混合導流體，其中，所述第一組可移動混合元件在所述第一構造中以第一角度從所述縱向方向成角度，并且所述第一組可移動混合元件在所述第二構造中以第二角度從所述縱向方向成角度，所述第二角度比所述第一角度小。
3.根據(jù)權利要求2所述的混合導流體，其中，所述第一組可移動混合元件在所述第一構造中垂直于所述縱向方向，并且所述第一組可移動混合元件在所述第二構造中以銳角從所述縱向方向成角度。
4.根據(jù)權利要求1所述的混合導流體，其中，所述第一組可移動混合元件中的每一個可移動混合元件當被定位在管狀管道中時均從所述第一構造彈性變形到所述第二構造。
5.根據(jù)權利要求1所述的混合導流體，還包括: 第二組靜止混合 元件，所述第二組靜止混合元件聯(lián)接到所述混合元件支撐結構，所述第二組靜止混合元件不與當處于所述第一構造中時的所述第一組可移動混合元件交錯。
6.根據(jù)權利要求5所述的混合導流體，其中，當所述第一組可移動混合元件移動到所述第二構造時，所述第一組可移動混合元件與所述第二組靜止混合元件嚙合在一起以形成格柵結構。
7.根據(jù)權利要求1所述的混合導流體，其中，所述第一組可移動混合元件中的每一個可移動混合元件均包括:內端，所述內端連接到所述混合元件支撐結構；和斜切的外端，所述斜切的外端被構造成當所述第一組可移動混合元件處于所述第二構造中時與管狀管道摩擦接合。
8.根據(jù)權利要求1所述的混合導流體，其中，所述第一組可移動混合元件中的每一個可移動混合元件在所述第一構造中是大體平面的并且在所述第二構造中是大體非平面的。
9.根據(jù)權利要求1所述的混合導流體，其中，所述第一組可移動混合元件在所述第二構造中限定多個底切。
10.一種用于混合流體的靜態(tài)混合器，包括: 管狀管道；和 根據(jù)權利要求1所述的混合導流體。
11.根據(jù)權利要求10所述的靜態(tài)混合器，其中，所述第一組可移動混合元件當處于所述第一構造中時從所述混合元件支撐結構垂直延伸。
12.根據(jù)權利要求10所述的靜態(tài)混合器，其中，所述混合導流體是非金屬的。
13.一種用于混合流體流的靜態(tài)混合器，包括: 管狀管道；和 插入到所述管狀管道中的至少一個混合導流體，所述混合導流體還包括: 混合元件支撐結構，所述混合元件支撐結構沿著縱向方向延伸；和 第一組可移動混合元件，所述第一組可移動混合元件聯(lián)接到所述混合元件支撐結構，所述第一組可移動混合元件以第一構造形成， 其中，當所述混合導流體插入到管狀管道中時，所述第一組可移動混合元件從所述第一構造移動到第二構造。
14.根據(jù)權利要求13所述的靜態(tài)混合 器，其中，所述至少一個混合導流體與至少一個另外的導流體連續(xù)地模制以形成一體的導流體堆。
15.根據(jù)權利要求14所述的靜態(tài)混合器，其中，所述另外的導流體中的至少一個導流體是與所述至少一個混合導流體不同類型的導流體。
16.根據(jù)權利要求14所述的靜態(tài)混合器，其中，所述另外的導流體中的至少一個導流體與所述至少一個混合導流體成一角度地定向。
17.根據(jù)權利要求13所述的靜態(tài)混合器，其中，所述第一組可移動混合元件在所述第一構造中以第一角度從所述縱向方向成角度，并且所述第一組可移動混合元件在所述第二構造中以第二角度從所述縱向方向成角度，所述第二角度比所述第一角度小。
18.根據(jù)權利要求17所述的靜態(tài)混合器，其中，所述第一組可移動混合元件在所述第一構造中垂直于所述縱向方向，并且所述第一組可移動混合元件在所述第二構造中以銳角從所述縱向方向成角度。
19.根據(jù)權利要求13所述的靜態(tài)混合器，其中，所述第一組可移動混合元件中的每一個可移動混合元件均被設定尺寸以當定位在管狀管道中時從所述第一構造彈性變形到所述第二構造。
20.根據(jù)權利要求13所述的靜態(tài)混合器，其中，所述至少一個混合導流體還包括: 第二組靜止混合元件，所述第二組靜止混合元件聯(lián)接到所述混合元件支撐結構，所述第二組靜止混合元件不與當處于所述第一構造中時的所述第一組可移動混合元件交錯。
21.根據(jù)權利要求20所述的靜態(tài)混合器，其中，當所述第一組可移動混合元件移動到所述第二構造時，所述第一組可移動混合元件與所述第二組靜止混合元件嚙合在一起以形成格柵結構。
22.根據(jù)權利要求13所述的靜態(tài)混合器，其中，所述第一組可移動混合元件中的每一個可移動混合元件均包括:內端，所述內端連接到所述混合元件支撐結構；和斜切的外端，所述斜切的外端被構造成當所述第一組可移動混合元件處于所述第二構造中時與管狀管道摩擦接合。
23.根據(jù)權利要求13所述的靜態(tài)混合器，其中，所述第一組可移動混合元件中的每一個可移動混合元件在所述第一構造中是大體平面的并且在所述第二構造中是大體非平面的。
24.根據(jù)權利要求13所述的靜態(tài)混合器，其中，所述第一組可移動混合元件在所述第二構造中限定多個底切。
25.根據(jù)權利要求13所述的靜態(tài)混合器，其中，所述管狀管道包括內徑，所述第一組可移動混合元件中的每一個可移動混合元件均限定元件長度，并且所述元件長度比所述管狀管道的內徑的一半長。
26.—種用于混合流體流的靜態(tài)混合器,包括: 管狀管道，所述管狀管道限定內徑；以及 至少一個混合導流體，所述混合導流體插入所述管狀管道中，所述混合導流體包括縱向桿和第一組混合元件，所述縱向桿沿著縱向方向延伸，所述第一組混合元件樞轉地聯(lián)接到所述縱向桿， 其中，所述第一組混合元件中的每一個混合元件均限定元件長度，并且所述元件長度比所述管狀管道的內徑的一半長。
27.根據(jù)權利要求26所述的靜態(tài)混合器，其中，所述第一組混合元件樞轉地聯(lián)接到所述縱向桿以使得所述第一組混合元件能夠朝向或遠離所述縱向方向樞轉運動。
28.—種制造靜態(tài)混合器的方法,包括: 將至少一個混合導流體模制成包括混合元件支撐結構和第一組可移動混合元件，所述混合元件支撐結構沿著縱向方向延伸，所述第一組可移動混合元件具有第一構造， 其中，所述第一組可移動混合元件被構造成當所述至少一個混合導流體插入到管狀管道中時移動到第二構造。
29.根據(jù)權利要求28所述的方法，其中，所述第一組可移動混合元件彈性變形以從所述第一構造移動到所述第二構造。
30.根據(jù)權利要求28所述的方法，其中，所述第一組可移動混合元件在所述第一構造中以第一角度從所述縱向方向成角度，并且所述第一組可移動混合元件在所述第二構造中以第二角度從所述縱向方向成角度，所述第二角度比所述第一角度小。
31.根據(jù)權利要求 28所述的方法，其中，所述第一組可移動混合元件從所述第一構造中的大體平面移動成所述第二構造中的大體非平面。
32.根據(jù)權利要求28所述的方法，其中，所述至少一個混合導流體還包括第二組靜止混合元件，所述第二組靜止混合元件不與當處于所述第一構造中時的所述第一組可移動混合元件交錯，并且所述第二組靜止混合元件與在所述第二構造中的所述第一組可移動混合元件嚙合在一起。
33.一種制造靜態(tài)混合器的方法,包括: 將至少一個混合導流體模制成包括混合元件支撐結構和第一組可移動混合元件，所述混合元件支撐結構沿著縱向方向延伸，所述第一組可移動混合元件具有第一構造， 將所述至少一個混合導流體插入到管狀管道中；以及 在將所述至少一個混合導流體插入到所述管狀管道中時使所述第一組可移動混合元件從所述第一構造移動到第二構造。
34.一種組裝靜態(tài)混合器的方法，包括: 將至少一個混合導流體插入到管道中，所述至少一個混合導流體包括多個混合元件；以及 在將所述混合導流體插入的同時，使所述混合元件中的至少一些混合元件移動到混合構造中。
【文檔編號】B01F5/06GK103906562SQ201280053729
【公開日】2014年7月2日 申請日期:2012年10月25日 優(yōu)先權日:2011年10月31日
【發(fā)明者】馬修·E·帕帕拉爾多 申請人:諾信公司